(57)【要約】この発明において内燃機関の制御装置には、間隔を開けて配置された一対の電極（８、１０）を備え、気体中の微粒子量を計測するための微粒子センサ（２）と、微粒子センサに付着した微粒子を、燃焼させて除去処理するための除去手段（１６）とが備えられている。この制御装置による微粒子の除去処理においては、微粒子センサに付着した微粒子量が、一対の電極を少なくとも１箇所以上において導通させる最低限の微粒子の残留量として設定された基準微粒子量よりも、少なくなったか否かを判別され、微粒子量が、基準微粒子量より少なくなったと判別された場合に、除去手段による該微粒子の除去処理が終了とされる。これにより、センサの素子部に堆積したＰＭの除去処理における省電力化を測りつつ、除去処理直後においても、センサ出力に応じてＰＭ量を検知できるようにしている。
2012023182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔を開けて配置された一対の電極を備え、気体中の微粒子量を計測するための微粒子センサと、
前記微粒子センサに付着した微粒子を、燃焼させて除去処理するための除去手段と、
前記微粒子センサに付着した微粒子量が、前記一対の電極を少なくとも１箇所以上において導通させる最低限の微粒子の残留量として設定された基準微粒子量よりも、少なくなったか否かを判別する微粒子量判別手段と、
前記微粒子量が、前記基準微粒子量より少なくなったと判別された場合に、前記除去手段による該微粒子の除去処理を終了する除去処理制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記微粒子量を前記基準微粒子量にまで減少させ得る前記除去処理の時間を、内燃機関の運転状態に応じて、基準時間として設定する基準時間設定手段を、更に備え、
前記微粒子量判別手段は、前記除去処理が前記基準時間の間、実行されたか否かに基づいて、前記微粒子が前記基準微粒子量より少なくなったか否かを判別することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記微粒子センサの出力を検出するセンサ出力検出手段を、更に備え、
前記微粒子量判別手段は、前記微粒子センサの出力が、前記基準微粒子量に対応する微粒センサの出力として設定される基準出力よりも、低くなったか否かに基づいて、前記微粒子が前記基準微粒子量より少なくなったか否かを判別することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記微粒子センサの素子部の温度を検出する温度検出手段と、
前記基準出力を、前記温度検出手段により検出された温度に応じて設定する基準出力設定手段と、
を、更に備えることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記微粒子センサの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度に応じて、前記微粒子センサの発熱量を算出する発熱量算出手段と、を更に備え、
前記微粒子量判別手段は、
前記発熱量が、基準発熱量より高いか否かに基づいて、前記微粒子が前記基準微粒子量より少なくなったことを判別することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記微粒子センサの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度に応じて、前記微粒子センサの発熱量を算出する発熱量算出手段と、
前記除去処理を開始してからの発熱量の積算量を検出する積算発熱量検出手段と、を更に備え、
前記微粒子量判別手段は、
前記積算量が、基準積算発熱量より大きいか否かに基づいて、前記微粒子が前記基準微粒子量より少なくなったことを判別することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記微粒子センサの温度を検出する温度検出手段と、
前記微粒子センサの温度変化を算出する温度変化算出手段と、を更に備え、
前記微粒子量判別手段は、
前記温度変化が、基準温度変化量よりも小さくなったか否かに基づいて、前記微粒子が前記基準微粒子量より少なくなったことを判別することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記温度検出手段は、前記微粒子センサの前記一対の電極近傍に設置された温度センサであることを特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記除去手段は、前記一対の電極近傍に設置されたヒータであって、
前記除去処理制御手段は、前記ヒータに一定のパルス幅で電力を供給することにより前記一対の電極を加熱して、前記微粒子を燃焼させることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記除去手段は、前記一対の電極近傍に設置されたヒータであって、
前記一対の電極は、電極が他の部分と比較して過密に配置された過密領域を備え、
前記ヒータは、発熱の中心が、前記一対の電極の前記過密領域を加熱するように構成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の制御装置に関する。更に具体的には、内燃機関の排気経路中に設置され、排ガス中の微粒子量を検知するための微粒子センサを有する内燃機関の制御装置として好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に開示されているように、内燃機関の排気ガス中の微粒子（particulate matter；以下「ＰＭ」とも称する）量を検出するセンサが知られている。特許文献１に開示されたセンサは、ＰＭを付着させる絶縁層と互いに間隔を開けて絶縁層に配置された一対の電極とを備えている。このセンサが排ガスに接し、排ガス中のＰＭが電極間に堆積すると、ＰＭ堆積量に応じて電極間の導電性が変化し、電極間の抵抗が変化する。従って、電極間の抵抗の変化を検出することで、電極間のＰＭ堆積量が検出され、これにより排ガス中のＰＭ量が推定される。【０００３】
このセンサは、ＰＭ堆積量が一定量を超えると、電極間の抵抗値が変化しなくなり、それ以降はＰＭ堆積量に応じた出力値を出力できない状態となる。これに対し特許文献１の技術では、ＰＭ堆積量が増加した段階で、センサに内蔵されたヒータによってセンサを所定時間加熱し、堆積したＰＭを燃焼除去するＰＭリセットが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本特開２００９−１４４５７７号公報
【特許文献２】日本特開２００９−１４４５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１では、センサを所定時間加熱することで付着したＰＭを燃焼除去している。このＰＭリセットの結果、絶縁層に堆積したＰＭは、完全に、あるいはごく僅かに残る程度に除去される。しかしながら、センサに堆積したＰＭをほぼ完全に除去するためのヒータの消費電力は一般に大きなものとなるため、省電力化が望まれる。【０００６】
また、ＰＭリセットによりＰＭがほぼ完全に除去された状態となると、センサの電極間は導通していない状態となる。従って、ＰＭリセット終了後、暫くの間は、電極間が絶縁されて抵抗の高い状態にあり、センサ出力は０近傍の値となる。即ち、ＰＭリセット後、再び、電極間にＰＭが堆積して電極間がＰＭを介して導通するまでの期間は、ＰＭ堆積量に応じたセンサ出力を得ることができない状態となる。従って、この期間は、排ガス中のＰＭ量の変化を把握することはできないこととなる。【０００７】
従って、例えば、センサ上流に設置されたＰＭフィルタに故障等が生じた場合など、排ガス中のＰＭ量が短時間で急激に増加する場合がある。しかし、上記従来のＰＭリセットを行う場合、ＰＭリセット後一定の期間の間は、このような異常なＰＭ量の増減が検知されないといった事態が起こり得る。このような事態は好ましいものではなく、ＰＭ量を安定して把握できる状態を、より長く確保することが望まれる。【０００８】
この発明は上記課題を解決することを目的とし、センサの素子部に堆積したＰＭの除去処理における省電力化を測りつつ、除去処理直後においても、センサ出力に応じてＰＭ量を検知できるよう改良された内燃機関の制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
間隔を開けて配置された一対の電極を備え、気体中の微粒子量を計測するための微粒子センサと、
前記微粒子センサに付着した微粒子を、燃焼させて除去処理するための除去手段と、
前記微粒子センサに付着した微粒子量が、前記一対の電極を少なくとも１箇所以上において導通させる最低限の微粒子の残留量として設定された基準微粒子量よりも、少なくなったか否かを判別する微粒子量判別手段と、
前記微粒子量が、前記基準微粒子量より少なくなったと判別された場合に、前記除去手段による該微粒子の除去処理を終了する除去処理制御手段と、
を備える。【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記微粒子量を前記基準微粒子量にまで減少させ得る前記除去処理の時間を、内燃機関の運転状態に応じて、基準時間として設定する基準時間設定手段を、更に備え、
前記微粒子量判別手段は、前記除去処理が前記基準時間の間、実行されたか否かに基づいて、前記微粒子が前記基準微粒子量より少なくなったか否かを判別する。【００１１】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記微粒子センサの出力を検出するセンサ出力検出手段を、更に備え、
前記微粒子量判別手段は、前記微粒子センサの出力が、前記基準微粒子量に対応する微粒センサの出力として設定される基準出力よりも、低くなったか否かに基づいて、前記微粒子が前記基準微粒子量より少なくなったか否かを判別する。【００１２】
第４の発明は、第３の発明において、
前記微粒子センサの素子部の温度を検出する温度検出手段と、
前記基準出力を、前記温度検出手段により検出された温度に応じて設定する基準出力設定手段と、
を、更に備える。【００１３】
第５の発明は、第１又は第２の発明において、
前記微粒子センサの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度に応じて、前記微粒子センサの発熱量を算出する発熱量算出手段と、を更に備え、
前記微粒子量判別手段は、
前記発熱量が、基準発熱量より高いか否かに基づいて、前記微粒子が前記基準微粒子量より少なくなったことを判別する。【００１４】
第６の発明は、第１又は第２の発明において、
前記微粒子センサの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度に応じて、前記微粒子センサの発熱量を算出する発熱量算出手段と、
前記除去処理を開始してからの発熱量の積算量を検出する積算発熱量検出手段と、を更に備え、
前記微粒子量判別手段は、
前記積算量が、基準積算発熱量より大きいか否かに基づいて、前記微粒子が前記基準微粒子量より少なくなったことを判別する。【００１５】
第７の発明は、第１又は第２の発明において、
前記微粒子センサの温度を検出する温度検出手段と、
前記微粒子センサの温度変化を算出する温度変化算出手段と、を更に備え、
前記微粒子量判別手段は、
前記温度変化が、基準温度変化量よりも小さくなったか否かに基づいて、前記微粒子が前記基準微粒子量より少なくなったことを判別する。【００１６】
第８の発明は、第４から第７のいずれか１の発明において、前記温度検出手段は、前記微粒子センサの前記一対の電極近傍に設置された温度センサである。【００１７】
第９の発明は、第１から第８のいずれか１の発明において、
前記除去手段は、前記一対の電極近傍に設置されたヒータであって、
前記除去処理制御手段は、前記ヒータに一定のパルス幅で電力を供給することにより前記一対の電極を加熱して、前記微粒子を燃焼させる。【００１８】
第１０の発明は、第１から９のいずれか１の発明において、
前記除去手段は、前記一対の電極近傍に設置されたヒータであって、
前記一対の電極は、電極が他の部分と比較して過密に配置された過密領域を備え、
前記ヒータは、発熱の中心が、前記一対の電極の前記過密領域を加熱するように構成されている。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明によれば、微粒子の除去処理において、微粒子量が、一対の電極を少なくとも１箇所以上において導通させる最低限の微粒子の残留量として設定された基準微粒子量よりも少なくなった場合に、微粒子の除去処理が終了とされる。従って、微粒子の除去処理直後であっても、センサ出力が微粒子の堆積量に応じて変化する状態とすることができ、微粒子除去処理直後から、気体中の微粒子量の計測を再開することができる。また、基準微粒子量の微粒子を残すタイミングで除去処理を終了するため、除去処理を短時間にすることができ、微粒子センサにより微粒子量を計測できる期間をより長く確保することができると共に、除去処理にかかる消費電力等を低減することができる。【００２０】
第２の発明によれば、微粒子量を基準微粒子量にまで減少させ得る除去処理の時間が運転状態に応じて設定され、この時間を基準に除去処理の終了タイミングが判断される。従って、除去処理を、運転状態に応じて最適な時間行うことができ、基準微粒子量の微粒子をより確実に残して、除去処理を終了することができる。また、このように除去処理の時間を設定することにより、除去処理の時間を必要十分な最適な時間内とすることができるため、除去処理における消費電力を低減することができる。【００２１】
第３の発明によれば、微粒子センサの出力が、設定された基準出力よりも低くなったか否かを基準に除去処理の終了が判断される。ここで、基準出力は、基準微粒子量に対応するセンサ出力に設定されている。従って、基準微粒子量の微粒子を確実に残す最適なタイミングで除去処理を終了することができる。【００２２】
第４の発明によれば、除去処理終了の判断の基準とする上記基準出力を、微粒子センサの素子部の温度に応じて設定することができる。従って、除去処理時の微粒子センサの温度変化が大きい場合にも、判断の基準となる基準出力を、その温度における基準微粒子量に応じた出力値とすることができ、より最適なタイミングで除去処理を終了することができる。【００２３】
第５〜７のいずれかの発明によれば、微粒子センサの温度の検出値に応じて、微粒子センサの発熱量、発熱量の積算量、又は、温度変化を検出する。更に、この検出値に応じて、微粒子の除去処理の終了タイミングが判別される。ここで、微粒子の除去処理時には、燃焼した微粒子の量に応じた発熱が起きる。従って、発熱量、発熱量の積算量、温度変化によれば、除去処理終了のタイミングを適切に判断することができる。【００２４】
第８の発明によれば、一対の電極近傍に設置された温度センサにより温度検出を行うことができ、より高い精度で電極の温度変化や発熱量を検知することができる。【００２５】
第９の発明によれば、ヒータに一定のパルス幅で電力を供給することにより、除去処理が行われる。これにより電極を局所的に短時間加熱することができるため、電力消費を低減することができる。【００２６】
第１０の発明によれば、ヒータは、一対の電極の、電極が他の部分と比較して過密に配置された領域を中心に発熱するように構成されている。従って、除去処理において、より効率的に電極を加熱することができ、除去処理時にかかる電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施の形態１におけるＰＭセンサについて説明するための模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるＰＭセンサのセンサ素子部の構成について説明するための模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるＰＭセンサのセンサ素子部の構成について説明するための模式図である。
【図４】この発明の実施の形態１におけるＰＭセンサのＰＭの堆積状態について説明するための模式図である。
【図５】この発明の実施の形態１における内燃機関の運転状態と、基準時間との関係を説明するための図である。
【図６】この発明の実施の形態１におけるＰＭリセットを行った場合のＰＭセンサの出力変化について説明するための模式図である。
【図７】この発明の実施の形態１において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２におけるＰＭリセット中の素子温の変化について説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態２において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態３において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００２９】
実施の形態１．
[実施の形態１のシステムの全体構成]
図１及び図２はこの発明の実施の形態におけるＰＭセンサ（微粒子センサ）について説明するための模式図であり、図１はＰＭセンサの全体図、図２はセンサ素子部の一部を拡大した図である。図１に示されるように、ＰＭセンサ２は、カバー４と、カバー４内の空間に設置された素子部６とを備えている。カバー４は気体を通過させる複数の孔を有している。ＰＭセンサ２使用時は、カバー４が内燃機関の排気通路に設置され、カバー４の複数の孔からカバー４内部に排ガスが流入し、素子部６が排ガスに接した状態となる。
【００３０】
図２に示されるように、素子部６は、その表面に一対の電極８、１０を有している。一対の電極８、１０は互いに接触しない状態で、互いに一定の間隔を開けて配置されている。電極８、１０は、それぞれ電極が他の部分より過密に配置された過密領域を有している。より具体的に、電極８、１０それぞれは、過密領域以外の領域には、素子部６の長手方向にのびる導電部８ａ、１０ａが形成されている。一方、素子部６の先端付近の過密領域には、導電部８ａ、１０ａと、導電部８ａ、１０ｂに垂直な方向に形成された複数の導電部８ｂ、１０ｂとが形成されている。即ち、電極８、１０それぞれは、素子部６の過密領域に櫛歯形状に配置された導電部８ｂ、１０ｂを有し、この櫛歯形状の部分は、互いに噛み合わされるように配置されている。
【００３１】
図３は、図２のＡ−Ｂ方向の断面を説明するための模式図である。図３の上側が、図２の素子部６の表面側に対応している。図３に示されるように、電極８、１０は、絶縁層１２に接して配置されている。絶縁層１２はＰＭ（particulate matter；微粒子）を付着させる機能を有する。絶縁層１２内部の電極８、１０のごく近傍には、電極８、１０のそれぞれ対応する熱伝対などの温度センサ１４（温度検出手段）が埋め込まれている。
【００３２】
温度センサ１４の下層にはヒータ１６（除去手段）が埋め込まれている。ヒータ１６は、その発熱の中心が、電極８、１０の過密領域のすぐ下層にくるように形成されており、特にこの過密領域が効率的に加熱するように構成されている。
【００３３】
電極８と電極１０とには、それぞれに電源回路等を介して電源（図示せず）に接続されている。これにより電極８と電極１０との間に電圧を印加することができる。このときの出力（電流値）を検出器（図示せず）により検出することで、それに対応する電極８、１０間の抵抗値に応じた排気ガス中のＰＭの量を求めることができる。
【００３４】
また、温度センサ１４にはそれぞれに生じる起電力を検出する検出器（図示せず）が所定の回路を介して接続されている。温度センサ１４の起電力を検出することで、電極８、１０近傍の温度を検出することができる。また、ヒータ１６には、電源回路等を介して電源（図示せず）に接続されており、ヒータ１６に所定の電力が供給されることで電極８、１０を含む素子部６が加熱される。
【００３５】
上記の検出器や電源回路等は図示しない制御装置に接続されている。制御装置は検出器の出力に応じてＰＭ量等を検出する等、各種のセンサ出力に応じた値の算出を実行すると共に、電源回路等への制御信号によって各電極８、１０やヒータ１６への電力供給等を制御する。
【００３６】
この実施の形態１において制御装置が実行する制御には、ＰＭ量の検出と、堆積したＰＭの除去処理（以下「ＰＭリセット」と称する）とが含まれる。
【００３７】
[ＰＭ量の検出]
図４は、素子部６へのＰＭ堆積状態を説明するための図である。具体的に、電極８、１０間のＰＭをほぼ完全に除去する従来のＰＭリセット直後（あるいはセンサ初期の状態）においては、図４の紙面左側に示されるように、電極８、１０間にＰＭはほとんど堆積していない状態となる。この状態では電極８、１０間は導通していないため、電極８、１０間にセンサ出力検出用の所定の電圧を印加しても、ＰＭセンサ２の出力（電流値）は０近傍の値となる。このように電極８、１０の間が絶縁されている状態の間は、多少、ＰＭ堆積量が増減しても、ＰＭセンサ２は、それに応じた変化をほとんど示さない。
【００３８】
一方、ＰＭセンサ２が排ガスに接することで次第に電極８、１０間にＰＭが付着する。堆積したＰＭは、図４の紙面右側に示されるように、電極８、１０間の少なくとも１箇所あるいは複数箇所を導通させる。この状態になると、センサ出力は、電極８、１０間の導電状態の変化に応じて変化し始める。即ち、センサ出力は、電極８、１０間のＰＭ堆積量に応じた変化を開始する。この状態になると、制御装置は、電極８、１０間に一定の電圧を印加した時の電流をセンサ出力として検出して、これに対応する電極８、１０間の抵抗値を求め、これに応じて内燃機関の排ガス中のＰＭ量を推定する。
【００３９】
[実施の形態１におけるＰＭリセット]
ＰＭセンサ２の電極８、１０へのＰＭ堆積量が更に増加し、ＰＭの堆積が飽和状態となると、ＰＭセンサ２はもはやそれ以上の出力変化を示さず、ＰＭ量を正しく計測することができない状態となる。従って、制御装置は、電極８、１０間に堆積するＰＭを飽和状態となる前に除去するべく、ＰＭリセットを実行する。具体的に、制御装置は、ヒータ１６に所定の直流電流を流し、素子部６を800℃程度に昇温させる。これにより堆積したＰＭは燃焼し、除去される。
【００４０】
しかしながら、ここで、従来のようにＰＭを完全に除去するまで通電すると、電極８、１０間を導通するＰＭが存在しない状態となる（図４紙面左図参照）。その結果、電極８、１０間のセンサ出力はほぼ０付近に固定され、電極８、１０間がＰＭ堆積により導通するまでの期間、ＰＭ堆積量が変化してもセンサ出力はこれに応じた変化を示さないことになる。従って、この期間は、ＰＭ量の増加を検出することができなくなる。なお、便宜的に、このような期間を以下「不感帯」とも称することとする。
【００４１】
この実施の形態１のシステムでは、ＰＭリセットの時間を、不感帯が生じないように制御する。より具体的には、ＰＭリセットを、下記（イ）かつ（ロ）を満たす基準ＰＭ量（基準微粒子量）まで減少させる時間（以下「基準時間」とする）で終了させる。
（イ）電極８、１０間が少なくとも１箇所もしくは数箇所以上でＰＭを介して導通された状態となるＰＭの量
（ロ）ＰＭリセット直後であっても、センサ出力がＰＭ堆積量の変化に応じた変化を示す程度の、最低限のＰＭ量
以下、ＰＭリセットの基準時間の設定手法について説明する。
【００４２】
[実施の形態１における基準時間の設定]
図５は、この発明の実施の形態１における内燃機関の運転状態と、基準時間との関係を説明するための図である。図５に示されるように、例えば、ガス流量が多い場合、空燃比Ａ／Ｆが大きい場合、ＰＭセンサ２が設置された排気通路に流通する酸素量も増加する。従って、ＰＭリセット時のＰＭ燃焼は促進させる。従って、ガス流量が多い場合や空燃比Ａ／Ｆが大きい場合ほど、基準時間は短く設定される。また、ガス温度が高い場合にもＰＭ燃焼は促進される。従って、ガス温度が高い場合ほど、基準時間は短く設定される。
【００４３】
また、ＰＭ堆積量が多い場合ほどＰＭの燃焼除去には時間を要する。従って、ＰＭ堆積量が多い場合ほど基準時間は長く設定される。ＰＭ堆積量は、ＰＭリセット開始直前のセンサ出力を検出することで推定することができる。
【００４４】
ガス流量、空燃比、排ガス温度、ＰＭ堆積量（センサ出力）等に応じた最適な基準時間は、予め実験等により求められる。つまり、運転状態とＰＭ堆積量ごとに、ＰＭ堆積量が基準ＰＭ量にまで除去されるための最適な時間を、基準時間として求めることができる。このように求められた運転状態とＰＭ堆積量と、基準時間との関係は、制御装置にマップとして記憶される。具体的な制御では、制御装置は、現在のガス流量、空燃比、排ガス温度、ＰＭ堆積量等が検出され、これに応じて、マップに基づいて基準時間が設定される。
【００４５】
図６は、実施の形態１におけるＰＭリセットを行った場合のセンサ出力の変化を説明するための図である。図６において横軸は時間を表し、縦軸はセンサ出力を表している。また、図６において実線（ａ）は実施の形態１のＰＭリセットを行った場合のセンサ出力を示し、比較のため破線（ｂ）に従来のＰＭリセットを行った場合のセンサ出力を示している。
【００４６】
図６に示されるように、まず時刻ｔ１において、ＰＭ堆積量が飽和状態となったと判別されるとＰＭリセットが開始される。実施の形態１において基準時間Ｔは、ＰＭを基準ＰＭ量残留させる時間であるため、従来のＰＭリセットの時間Ａより小さな時間となる。
【００４７】
時刻ｔ１から、基準時間Ｔ経過した時刻ｔ２において、実施の形態１の最初のＰＭリセットが終了する。このとき電極８、１０間には、基準ＰＭ量のＰＭが残留し、少なくとも１箇所以上において導通した状態となっている。従って基準時間Ｔ経過後、センサ出力は、直ぐにＰＭ堆積量に応じた変化を示す。その後、ＰＭセンサ２が再び飽和する時刻ｔ４までの間、ＰＭセンサ２の出力に応じてＰＭ量を検出することができる。
【００４８】
一方、従来のように、長い基準時間Ａの除去処理を行い、ＰＭをほぼ完全に除去すると、基準時間Ａ経過後、ＰＭが再び堆積して電極８、１０間が導通する時刻ｔ５までの間、ＰＭセンサ２の出力が変化しない不感帯Ｂが発生する。つまり、従来のＰＭリセットを行った場合、基準時間Ａと不感帯Ｂとの合算期間Ｃの間、ＰＭセンサによるＰＭ堆積量の検出ができないこととなる。即ち、この実施の形態１のＰＭリセットにより、ＰＭセンサ２の不感帯をなくし、ＰＭセンサ２を有効に利用して、短時間のＰＭリセット時間以外はＰＭ量の検出ができるようになっている。
【００４９】
ところで、基準時間Ｔは、上記のように運転状態に応じて設定される。しかし、ＰＭリセット中に運転状態が急に変化した場合には、最初に設定された基準時間ＴのＰＭリセットを実行しても、ＰＭ堆積量が基準ＰＭ量にまで減少しない場合がある。この場合でも、ＰＭがある程度除去されていればＰＭセンサ出力はＰＭ量に応じた変化はするが、ＰＭリセット時には、ＰＭ堆積量は一定の基準ＰＭ量まで除去されることが望ましい。
【００５０】
このため、基準時間ＴのＰＭリセット後に、ＰＭ堆積量が基準ＰＭ量まで低下していない場合、ＰＭ堆積量が基準ＰＭ量まで低下するまでの間はＰＭリセットを継続する。具体的には、基準時間ＴのＰＭリセット後、ＰＭセンサ２の出力が基準出力より小さくなっていない場合に、再び、現在のＰＭセンサ出力に応じて残りのＰＭ堆積量が検出され、更に、運転状態が検出され、これらに応じて基準時間Ｔが再設定される。その後、再設定された基準時間Ｔの経過が認められるまで、ＰＭリセットを継続する。なお、ここで基準出力は、ＰＭの堆積量が基準ＰＭ量である場合の、ＰＭリセット時の温度におけるセンサ出力に設定される。
【００５１】
[実施の形態１の具体的な制御]
図７は、この発明において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図７のルーチンは、ＰＭ除去処理を実行する指令が出された場合に実行されるルーチンである。
【００５２】
図７に示されるルーチンでは、ＰＭリセットを実行する指令が出されると、まず、ＰＭリセットが開始される（Ｓ１００）。ＰＭリセットは、制御装置からの信号により所定の電圧がヒータ１６に印加され、ヒータ１６に直流電流が流されることで開始される。これにより電極８、１０が加熱され、電極８、１０に堆積したＰＭが次第に除去される。ＰＭリセットの間、素子温は800℃程度にまで昇温される。
【００５３】
次に、ＰＭリセットの実行時間ｔのカウントが開始される（Ｓ１０２）。実行時間ｔはこのカウントが開始されてからの継続時間を示す時間カウンタである。次に、現在のＰＭ堆積量が検出される（Ｓ１０４）。ここでＰＭ堆積量は、現在のＰＭセンサ２の出力と温度センサ１４の出力値に応じて、制御装置において算出される。
【００５４】
次に、現在の内燃機関の運転状態が検出される（Ｓ１０６）。運転状態としては、基準時間を決定する際に必要なパラメータとなる運転状態が検出されるが、実施の形態１では、Ａ/Ｆセンサ（図示せず）の出力に基づく空燃比Ａ/Ｆ、エアフロメータ（図示せず）の出力に基づくガス流量、排気経路に設置された温度センサ（図示せず）の出力に基づく排ガス温度が検出される。
【００５５】
次に、ＰＭリセットを行う基準時間Ｔが設定される（Ｓ１０８）。基準時間Ｔは、ステップＳ１０４において検出されたＰＭ堆積量、ステップＳ１０６において検出された運転状態を示す各検出値に応じ、予め制御装置に記憶されたマップに基づいて算出される。
【００５６】
次に、ＰＭリセットの実行時間ｔが基準時間Ｔより大きいか否かが判別される（Ｓ１１０）。ここではＰＭリセットが、最低限必要な基準ＰＭ量のみを電極８、１０付近に残す時間として設定された基準時間Ｔよりも長く実行されたか否かが判別される。ステップＳ１１０において、実行時間ｔ＞基準時間Ｔの成立が認められない場合、実行時間ｔ＞基準時間Ｔの成立が認められるまでの間、ステップＳ１１０の処理が繰り返し実行される。
【００５７】
一方、ステップＳ１１０において、実行時間ｔ＞基準時間Ｔの成立が認められると、次に、現在のセンサ出力が検出される（Ｓ１１２）。次に、センサ出力が基準出力より小さいか否かが判別される（Ｓ１１４）。ここで基準出力は、ＰＭリセット時の温度(800℃程度)、もしくはある所定の温度（200℃程度〜800℃程度）における、基準ＰＭ量に対応するセンサ出力であり、予め固定値として制御装置に記憶されている。
【００５８】
ステップＳ１１４において、センサ出力＜基準出力の成立が認められない場合には、次に、カウンタｉが基準回数Ｉより大きいか否かが判別される（Ｓ１１６）。カウンタｉは、後述するが、このルーチンのＳ１０２〜Ｓ１１６までのＰＭリセットの処理の繰り返し回数をカウントするためのカウンタであり、初期値は１に設定されている。基準回数Ｉは、予め制御装置に記憶された、ＰＭセンサ２の故障を判断するための基準値である。
【００５９】
ステップＳ１１６において、カウンタｉ＞基準回数Ｉの成立が認められた場合、基準時間ＴのＰＭリセット処理のルーチンが基準回数Ｉ回実行された後も、センサ出力が基準ＰＭ量に対応する基準出力まで低下しなかったこととなる。この場合、ＰＭセンサ２が故障と判定され（Ｓ１１８）、例えば、警告ランプ等が表示されるなど所定の処理が実行される。
【００６０】
その後、ＰＭリセットは終了とされる（Ｓ１２０）。具体的には、ヒータ１６への通電がＯＦＦとされる。その後、カウンタｉが初期値１とされ（Ｓ１２２）、今回の処理が終了する。
【００６１】
一方、ステップＳ１２０において、カウンタｉ＜基準回数Ｉの成立が認められた場合、次に、カウンタｉに１が加算され、ｉ＝ｉ＋１とされる（Ｓ１２４）。再び、ステップＳ１０２に戻り、ＰＭリセットの実行時間ｔのカウントがリセットされて改めて時間のカウントが開始される（Ｓ１０２）。その後、上記同様にＳ１０４〜Ｓ１１４の処理が再び実行される。
【００６２】
以上の処理により、ステップＳ１１４において、センサ出力＜基準出力の成立が認められた場合、ＰＭの燃焼除去によりＰＭ堆積量が基準ＰＭ量まで低下したと考えられる。従って、ＰＭリセットは終了とされる（Ｓ１２０）。具体的には、ヒータ１６への通電がＯＦＦとされる。次に、カウンタｉ＝１とされる（Ｓ１２２）。その後、今回の処理は終了する。
【００６３】
以上説明したように、実施の形態１においては、ＰＭ堆積量と、運転状態に応じてＰＭリセットの基準時間Ｔが適宜設定される。ここで、基準時間Ｔは、電極８、１０間を、最低１箇所又は数箇所において導通させる程度にＰＭが残る時間であって、ＰＭリセット直後から、ＰＭ堆積量の変動に応じてセンサ出力が変化を示す時間範囲の上限値付近に設定される時間である。従って、ＰＭリセット終了直後から、ＰＭ量の変化のモニタリングを行うことができる。また、このように基準時間を最低限必要な短時間に設定することで、ＰＭリセット時の消費電力を低減することができる。
【００６４】
なお、実施の形態１では、設定された基準時間Ｔの経過後、センサ出力が所定の基準出力に低下した場合のみＰＭリセットを終了する場合について説明した。これは、基準時間Ｔが経過しても、大きく運転状態が変化したためＰＭ燃焼量が予定より少なくなり、基準ＰＭ量までＰＭを除去することができなかった場合に対応するためである。即ち、ＰＭセンサ出力が基準出力まで低下した場合にのみＰＭリセットをすることで、ＰＭ残留量が過剰に多いままＰＭリセットが終了するのを防止している。また、この場合であっても、基準時間をその都度設定することで、ＰＭリセットが必要以上に長く実行されて、ＰＭ除去処理が過剰に進むのを防止している。
【００６５】
しかしながら、この発明は、実施の形態１のように基準時間の経過と、センサ出力によるＰＭリセット終了の判断とを併用するものに限るものではなく、設定した基準時間が経過したと判別された場合に、直ちにＰＭリセットを終了とするものであってもよい。
【００６６】
また、実施の形態１では、センサ出力が基準出力より小さくならない場合のみ、センサ出力、運転状態を再検出して、基準時間Ｔを再設定する場合について説明した。しかしながら、この発明において基準時間の設定はこれに限るものではない。例えば、ＰＭリセット開始後、基準時間Ｔの経過が認められるまでのＰＭリセットの間、繰り返し現在の運転状態を検出し、それに応じて基準時間Ｔを補正するようにしてもよい。これにより、現在の運転状態に合わせて、今後のＰＭリセットが行なわれるべき時間を修正することができる。従って、ＰＭリセット時に起こる運転状態の変化にも対応し、より適正な時間のＰＭリセットを行うことができる。
【００６７】
また、実施の形態１では、基準時間Ｔは、ＰＭ堆積量、空燃比Ａ/Ｆ、ガス流量、ガス温度に応じて設定する場合について説明した。しかしこの発明はこれに限るものではなく、ＰＭ堆積量又はＰＭ燃焼量に影響する１又は複数のパラメータに応じて基準時間を設定するものであってもよい。
【００６８】
また、実施の形態１では、ステップＳ１１４におけるセンサ出力＜基準出力の成立が、基準回数Ｉ回認められない場合に、ＰＭセンサ２の故障と判定する場合について説明した。しかし、この発明は、このような故障診断を行わないものであってもよく、あるいは、ステップＳ１１４のセンサ出力＜基準出力の成立が一度認められなかった場合に、直ちにＰＭセンサ２の故障と判定するものであってもよい。
【００６９】
また、実施の形態１では、温度センサ１４が電極８、１０の下層に埋め込まれている構成について説明した。しかし、この発明においてＰＭセンサ２はこのような構成に限るものではなく、他の温度検出手段により素子部の温度を検出するものであってもよい。また、例えば、ＰＭセンサのインピーダンスを検出することで、ＰＭセンサの素子部の温度を検出するものなど、温度検出手段が設けられていない構成であってもよい。これについては以下の実施の形態においても同様である。
【００７０】
また、この発明における加熱手段は、実施の形態１に説明されたヒータ１６の配置構成に限るものではない。加熱手段は、例えば、他の位置に設置されたものであってもよく、あるいは他の手段により電極８、１０近傍を加熱するものであってもよい。これについては以下の実施の形態においても同様である。
【００７１】
また、実施の形態１では、ＰＭ処理中一定の電圧を印加して電極８、１０間の電流値をセンサ出力とし、これに応じて各ステップにおける判別を行う場合について説明した。しかし、この発明においてはこれに限るものではなく、電圧が変化する場合にも適応することができる。この場合、例えば、ＰＭセンサの出力に応じて、電極８、１０間の抵抗値を算出し、この抵抗値に基づき各ステップにおける判別を行うことができる。具体的には、センサ出力に対応する抵抗値を用いて各判別が実行される場合、例えば、ステップＳ１１０において抵抗値が基準の抵抗値より大きくなった場合に、ＰＭ堆積量が基準ＰＭ量より少なくなったと判別し、ＰＭリセットを終了することとなる。これについては、以下の実施の形態においても同様である。
【００７２】
なお、実施の形態１において、ステップＳ１０８の処理が実行されることで、この発明の「基準時間設定手段」が実現し、ステップＳ１１２の処理が実行されることで「センサ出力検出手段」が実現し、ステップＳ１１０、又はＳ１１４の処理が実行されることで「微粒子量判別手段」が実現し、ステップＳ１２０の処理が実行されることで「除去処理制御手段」が実現する。
【００７３】
実施の形態２．
実施の形態１では、ＰＭリセット終了の判断するパラメータとして、運転状態に応じて設定された基準時間Ｔと、ＰＭセンサ２の出力を用いる場合について説明した。これに対し、実施の形態２では、ＰＭリセット終了の判断をＰＭセンサ２の発熱量を用いて行う。
【００７４】
図８は、この発明の実施の形態２におけるＰＭリセットの実行時間とＰＭセンサ２の素子温との関係を説明するための図であり、図８において横軸は時間、縦軸は素子温を表している。また、図８の曲線（ａ）はＰＭが堆積したＰＭセンサのＰＭリセット実行時の温度変化、曲線（ｂ）はＰＭが堆積していないＰＭセンサのＰＭリセット実行時の温度変化を表している。
【００７５】
図８に示されるように、ＰＭリセット実行中、ＰＭが堆積したＰＭセンサの素子温、ＰＭが堆積していないＰＭセンサの素子温は、いずれもヒータ１６による加熱によって上昇する。しかしながら、ＰＭが堆積したＰＭセンサでは堆積したＰＭの燃焼が始まるため、ＰＭ燃焼による発熱により、ヒータ１６の加熱に起因する温度上昇以上に素子温が上昇する。従って、ＰＭリセット実行後ＰＭ燃焼が開始すると、ＰＭが堆積したＰＭセンサの素子温は、ＰＭが燃焼してないＰＭセンサの素子温と比較してより高く上昇する。その後、やがてＰＭが完全に燃焼除去されＰＭ燃焼による発熱がなくなると、ＰＭが堆積していたＰＭセンサの素子温は低下し、ＰＭが堆積していないＰＭセンサの温度と一致するようになる。
【００７６】
ここで、燃焼したＰＭの量と発熱量とは相関を有し、ＰＭ燃焼量が大きくなれば、発熱量も大きくなる。従って、現在のＰＭ燃焼による発熱量を検出することで、ＰＭ燃焼の進行具合を判断することができる。これを利用して、実施の形態２では、ＰＭ燃焼による発熱量Ｑが基準発熱量αに達した時点でＰＭリセットを終了する。これによりＰＭが完全に燃焼除去される前の段階でＰＭ燃焼を停止し、基準ＰＭ量のＰＭを素子表面に残すことができる。
【００７７】
なお、発熱量Ｑは、検出された素子温から、ＰＭが堆積していないＰＭセンサをＰＭリセット実行時と同様にヒータ１６で加熱した場合の素子温が減算された熱量である。発熱量Ｑは、現在の時刻とヒータ１６への通電量、素子温との関係で、特定することができる。これらの関係は予め実験等により求めて、制御装置にマップとして記憶される。実際の制御においては素子温と現在の時刻等に応じて、マップに従って発熱量Ｑが求められる。
【００７８】
また、発熱量Ｑに対する基準発熱量αは、ＰＭセンサ２に残るＰＭ量が、電極８、１０間を少なくとも１箇所において導通する程度、即ち、ＰＭセンサ２のＰＭリセット直後も不感帯を生じさせない程度に、素子部表面にＰＭが残る発熱量の範囲の、上限値付近の値に設定される。この値は、実験等により予め設定され、制御装置に記憶される。実施の形態２では、ＰＭ堆積量が一定の量となったと推定される場合にＰＭリセットを開始するものとし、発熱量Ｑに対する基準発熱量αは固定値とする。
【００７９】
図９は、この発明の実施の形態２において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図９に示されるルーチンでは、まず、ヒータ１６に通電され、ＰＭリセットが開始されると（Ｓ２０２）、素子温が検出される（Ｓ２０４）。素子温は、電極８、１０下層に設置された温度センサ１４の出力を入力情報として制御装置において検出される。
【００８０】
次に、発熱量Ｑが算出される（Ｓ２０６）。発熱量Ｑは、ＰＭ燃焼により生じた熱量である。制御装置には、発熱量Ｑと時間とヒータ１６への通電量等との関係が予め記憶されており、これに基づき発熱量Ｑが算出される。
【００８１】
次に、発熱量Ｑが基準発熱量αより大きいか否かが判別される（Ｓ２０８）。ここで、発熱量Ｑ＞基準発熱量αの成立が認められない場合、再び、Ｓ２０４に戻り、素子温の検出、発熱量Ｑの算出が行われ、ステップＳ２０８の判別が実行される。ステップＳ２０８において、発熱量Ｑ＞基準発熱量αの成立が認められるまで、ステップＳ２０４〜Ｓ２０８の処理が繰り返し実行される。
【００８２】
一方、ステップＳ２０８において、発熱量Ｑ＞基準発熱量αの成立が認められると、ＰＭリセットが終了される（Ｓ２１０）。具体的には、ヒータ１６への通電が終了される。これにより、ＰＭセンサ２に必要な基準ＰＭ量のＰＭを残した状態で、ＰＭリセットを終了することができる。その後、今回の処理は終了する。
【００８３】
以上説明したように、この実施の形態２においては、ＰＭリセットの終了の判断を、発熱量Ｑが基準発熱量αより大きくなったか否かで行う場合について説明した。ここで、発熱量ＱはＰＭ燃焼により生じるものであり、燃焼除去されているＰＭ量が多い場合に大きくなる。従って、このように発熱量Ｑを基準にＰＭリセットの終了を判断することで、ＰＭ燃焼がある程度進行した適切な段階でＰＭ燃焼を終了させることができ、適切な量のＰＭを残してＰＭリセットを終了することができる。従ってＰＭリセット終了直後、ＰＭ堆積量に応じたＰＭセンサ２の出力変化を検出することができ、ＰＭ量の計測を開始することが可能となる。
【００８４】
なお、実施の形態２において、素子温は、電極８、１０下層に設置された温度センサ１４の出力に応じて検出される。これにより電極８、１０の温度変化を高い精度で敏感に検出することができる。従って、ＰＭ燃焼により生じる発熱量Ｑを高い精度で適正に検知することができ、ＰＭリセットを最適な段階で終了することができる。しかしながら、この発明において素子温の検出手段はこれに限るものではなく、例えば、電極８、１０に近傍に限らず、絶縁層のいずれかの箇所に素子温センサを埋め込んで温度を検出するものでもよく、また、温度センサ１４を設置せず、例えば、電極８、１０間のインピーダンスの変化により素子温を検出するものであってもよい。
【００８５】
また、実施の形態２では、発熱量Ｑを算出し、発熱量Ｑが基準発熱量αより大きくなったか否かに基づいて、ＰＭリセットの終了を判別する場合について説明した。しかしながら、この発明はこれに限るものではない。上述のように、ＰＭ燃焼の開始と共に、次第に発熱量Ｑが増加するが、この間ＰＭセンサ２の素子温の温度上昇率も大きくなる。従って、例えばＰＭセンサ２の素子温の変化量（センサ温度の微分値）が基準値を越えたときに、ＰＭリセット終了の判断をすることしてもよい。この基準値は、ＰＭリセットによっても基準ＰＭ量のＰＭが残すことができる素子温変化範囲の上限値付近の値に設定すればよい。
【００８６】
また、ＰＭリセットにより燃焼したＰＭの総量は、発熱量Ｑの積算値と相関を有する。従って、ＰＭリセット開始からの発熱量の積算値を算出し、発熱量の積算値が、基準の量を越えた場合に、ＰＭセンサ２のリセットを終了することもできる。この基準の量は、ＰＭ堆積量が、基準ＰＭ量にまで減少するまでの間の燃焼によって生じる総発熱量付近に設定すればよい。
【００８７】
また、実施の形態２においては、発熱量Ｑに対する判別の基準発熱量α、あるいは、温度変化量で判別する場合の基準値、あるいは積算値で判別する場合の基準の量を、固定値とする場合について説明した。しかしながら、この発明においてはこれに限るものではない。例えば、ＰＭリセット時の総発熱量は、実際に燃焼除去されたＰＭ量によって異なるものとなる。従って、ＰＭセンサ２に基準ＰＭ量のＰＭが残っている状態での発熱量Ｑや温度変化値、積算発熱量も、ＰＭリセット開始直前のＰＭ堆積量に応じて異なるものと考えられる。従って、ＰＭリセットの開始を、前回ＰＭリセット後の経過時間のみで判別する場合など、ＰＭリセット開始時のＰＭ堆積量にばらつきがあると予想される場合等にでは、ＰＭリセット終了の基準となる基準発熱量α、基準温度変化量、積算値に対する基準の量も、それに応じて設定することが効果的である。
【００８８】
また、実施の形態２では、発熱量（あるいは温度変化量、積算発熱量）で、ＰＭリセット終了を判別する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、例えば、実施の形態１に示すように、基準時間を予め設定しておいてこの時間経過が認められた場合であって、更に、発熱量が基準量を越えた場合に、ＰＭリセットを終了するものとしてもよい。このようにＰＭリセットの基準時間を設定する制御との組み合わせにより、ＰＭリセットが適正な時間行われた段階で、発熱量を調査することができ、より確実に基準ＰＭ量を素子部表面に残すことができる。
【００８９】
また、ステップＳ２０８の終了の判定が基準回数繰り返された後も低下しない場合には、実施の形態１と同様に、故障と判断する処理を行うこともできる。
【００９０】
なお、実施の形態２において、ステップＳ２０４の処理が実行されることで、この発明の「温度検出手段」が実現し、ステップＳ２０６の処理が実行されることで「発熱量算出手段」が実現し、ステップＳ２０８の処理が実行されることで「微粒子量判別手段」が実現し、ステップＳ２１０の処理が実行されることで「除去処理制御手段」が実現する。
【００９１】
実施の形態３．
実施の形態３のシステムは実施の形態１のシステムと同様の構成を有している。実施の形態３では、ＰＭリセット終了の判断のためセンサ出力のみを用いる。具体的に、実施の形態３のシステムは、ＰＭリセットが開始すると、ヒータ１６にパルス電圧が供給される。即ちヒータ１６への通電は、ごく短い一定時間ごとにＯＮ/ＯＦＦに切り替えられる。この短時間の通電ＯＮ/ＯＦＦの繰り返しにより、電極８、１０付近が局所的に加熱される。
【００９２】
ＰＭリセット終了の判別はセンサ出力に基づき行う。上述したように、センサ出力に対応する電極８、１０間の抵抗値はＰＭ堆積量と相関を有し、電圧が一定の場合、ＰＭ堆積量が減少すればセンサ出力も小さくなる。従って、所定の電圧下でのセンサ出力が基準出力より低下した時点で、ＰＭセンサ２のＰＭ堆積量が基準ＰＭ量まで低下したと判別し、ＰＭリセットを終了する。
【００９３】
ここで、ＰＭ堆積量が同じであっても、センサ出力は、素子温に応じて異なるものとなる。即ち、同じＰＭ堆積量に対するセンサ出力は、素子温が高い場合には大きく、素子温が低い場合には小さくなる。特に、実施の形態３のシステムでは、ヒータ１６にはパルス状に電力が供給され、これにより電極８、１０は短時間繰り返し、局所的に加熱される。このため、ＰＭリセット実行中、ＰＭセンサ２の素子温変動は大きくなり、必ずしも一定にはならない。
【００９４】
従って、実施の形態３のシステムでは、基準ＰＭ量に対応するセンサ出力である基準出力を、そのときの温度に応じて補正する。このような補正値は、基準ＰＭ量に対応する基準出力の温度による変化を予め実験等により求めることで決定される。なお、このように求められた温度と基準出力に対する補正値との関係は、制御装置にマップとして記憶され、実際の制御においては、このマップに基づいて補正値が算出される。
【００９５】
図１０は、この発明の実施の形態３において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図１０のフローチャートでは、まずＰＭリセットが開始されると（Ｓ３０２）、ヒータ１６へのパルス状の電力供給が開始される。
【００９６】
次に、センサ出力が検出される（Ｓ３０４）。センサ出力は、ＰＭセンサ２の電極８、１０間の電流値として制御装置において検出される。次に、センサ温度が検出される（Ｓ３０６）。センサ温度は、電極８、１０下層に設置された温度センサ（熱伝対）１４の出力を入力情報とし、制御装置において検出される。
【００９７】
次に、基準出力が算出される（Ｓ３０８）。基準出力は、予め記憶されている出力値を、温度に応じて補正することで算出される。ここで補正値は、制御装置に予め記憶されているマップに従って、温度に応じた値として求められる。
【００９８】
次に、センサ出力が、ステップＳ３０８で設定された基準出力より小さいか否かが判別される（Ｓ３１０）。ステップＳ３１０において、センサ出力＜基準出力の成立が認められない場合には、再びステップＳ３０４の処理に戻り、センサ出力、センサ温度の検出、基準出力の算出、及び、センサ出力＜基準出力の成立/不成立の判別が繰り返し実行される（Ｓ３０４〜Ｓ３１０）。
【００９９】
一方、ステップＳ３１０でセンサ出力＜基準出力の成立が認められると、ＰＭリセットは終了とされ（Ｓ３１２）、今回の処理は終了する。
【０１００】
以上説明したように、この実施の形態３のシステムでは、パルス状に素子部の加熱が行われる。また、ヒータ１６は電極８、１０の櫛歯形状に形成された部分を、特に加熱するようにパターニングされたものである。従って、ＰＭリセット時には、電極８、１０の櫛歯状に形成された部分を局所的に短時間、加熱することができる。これにより、素子部全体が必要以上に加熱されることを抑制することができ、ＰＭリセット時の省電力化を図ることができる。
【０１０１】
また、センサ出力が基準出力より小さくなった場合にＰＭリセットを終了する。これにより、ＰＭセンサ２に必要な基準ＰＭ量のＰＭを残すことができる。従って、ＰＭリセット直後の不感帯をなくし、あるいは小さく抑え、ＰＭセンサ２によるＰＭ量計測ができる時間を長く確保することができる。
【０１０２】
更に、ＰＭリセット終了判断の基準とされる基準出力は、温度に応じて補正される。これにより、ＰＭ基準量に対応する適正な基準出力を用いて、ＰＭ量の低下をより正確に判別することができる。
【０１０３】
なお、この実施の形態３では、基準出力を温度に応じて補正する場合について説明した。しかしこの発明はこれに限るものではなく、実施の形態１と同様に、基準出力を固定値として記憶したものとしてもよい。この場合であっても、パルス状に電力を供給し加熱することで、電極８、１０近傍の過剰な昇温を抑えつつＰＭリセットを行うことができる。また、このようなヒータ１６へのパルス状の電力供給は、実施の形態１、２の場合にも適用することができる。
【０１０４】
また、実施の形態３において、パルス状にヒータ１６を通電する場合について説明した。しかし、この発明は、例えば実施の形態１、２のＰＭリセットを同様に直流電流を供給することで、ＰＭリセットを行ってもよい。このようにしても、センサ出力が基準出力（補正値）より小さくなった時点で、ＰＭリセットを終了ことができるため、ＰＭが必要以上に除去されるのを抑制することができる。
【０１０５】
また、実施の形態３において、基本出力を温度に応じて補正する場合について説明した。この補正は、パルス状の加熱など、温度がばらつきやすい場合には、特に有効である。しかしながら、実施の形態３において説明した基準出力の温度による補正を、実施の形態１の基準出力に適用することもできる。
【０１０６】
また、同様に、実施の形態３に、実施の形態１のＰＭリセットを行う時間である基準時間の設定を組み合わせ、基準時間のＰＭリセットが実行された場合にのみ、センサ出力が補正された基準出力より小さいかを判別するようにしてもよい。
【０１０７】
なお、実施の形態３において、ステップＳ３０４の処理が実行されることで、この発明の「センサ出力検出手段」が実現し、ステップＳ３０６の処理が実行されることで「温度検出手段」が実現し、ステップＳ３０８の処理が実行されることで「基準出力設定手段」が実現し、ステップＳ３１０の処理が実行されることで「微粒子量判別手段」が実現し、ステップＳ３１２の処理が実行されることで「除去処理制御手段」が実現する。
【０１０８】
なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【符号の説明】
【０１０９】
２  センサ
６  素子部
８、１０  電極
１２  絶縁層
１４  温度センサ
１６  ヒータ
【図１】
2012023182.tif 000003
【図２】
2012023182.tif 000004
【図３】
2012023182.tif 000005
【図４】
2012023182.tif 000006
【図５】
2012023182.tif 000007
【図６】
2012023182.tif 000008
【図７】
2012023182.tif 000009
【図８】
2012023182.tif 000010
【図９】
2012023182.tif 000011
【図１０】
2012023182.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月1日(2012.2.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層に設けられた一対の電極を備え、前記一対の電極間に堆積する微粒子量に応じて変化する前記一対の電極間の抵抗値を利用して、気体中の微粒子の量を計測する微粒子センサと、
前記微粒子センサに付着した微粒子を、燃焼させて除去処理する除去手段と、
前記除去手段による微粒子の燃焼除去に際して、前記微粒子センサに付着している微粒子の量が、前記除去手段による微粒子の除去処理が終了したときから前記微粒子センサに付着した微粒子の量に応じて前記微粒子センサの出力が変化するのに必要な微粒子の残留量となった時点で、前記微粒子の除去処理を終了する除去処理制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
間隔を開けて配置された一対の電極を備え、気体中の微粒子量を計測するための微粒子センサと、
前記微粒子センサに付着した微粒子を、燃焼させて除去処理するための除去手段と、
前記微粒子センサに付着した微粒子量が、前記一対の電極を少なくとも１箇所以上において導通させる最低限の微粒子の残留量として設定された基準微粒子量よりも、少なくなったか否かを判別する微粒子量判別手段と、
前記微粒子量が、前記基準微粒子量より少なくなったと判別された場合に、前記除去手段による該微粒子の除去処理を終了する除去処理制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記微粒子量を前記基準微粒子量にまで減少させ得る前記除去処理の時間を、内燃機関の運転状態に応じて、基準時間として設定する基準時間設定手段を、更に備え、
前記微粒子量判別手段は、前記除去処理が前記基準時間の間、実行されたか否かに基づいて、前記微粒子が前記基準微粒子量より少なくなったか否かを判別することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記微粒子センサの出力を検出するセンサ出力検出手段を、更に備え、
前記微粒子量判別手段は、前記微粒子センサの出力が、前記基準微粒子量に対応する微粒センサの出力として設定される基準出力よりも、低くなったか否かに基づいて、前記微粒子が前記基準微粒子量より少なくなったか否かを判別することを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記微粒子センサの素子部の温度を検出する温度検出手段と、
前記基準出力を、前記温度検出手段により検出された温度に応じて設定する基準出力設定手段と、
を、更に備えることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記微粒子センサの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度に応じて、前記微粒子センサの発熱量を算出する発熱量算出手段と、を更に備え、
前記微粒子量判別手段は、
前記発熱量が、基準発熱量より高いか否かに基づいて、前記微粒子が前記基準微粒子量より少なくなったことを判別することを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記微粒子センサの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度に応じて、前記微粒子センサの発熱量を算出する発熱量算出手段と、
前記除去処理を開始してからの発熱量の積算量を検出する積算発熱量検出手段と、を更に備え、
前記微粒子量判別手段は、
前記積算量が、基準積算発熱量より大きいか否かに基づいて、前記微粒子が前記基準微粒子量より少なくなったことを判別することを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記微粒子センサの温度を検出する温度検出手段と、
前記微粒子センサの温度変化を算出する温度変化算出手段と、を更に備え、
前記微粒子量判別手段は、
前記温度変化が、基準温度変化量よりも小さくなったか否かに基づいて、前記微粒子が前記基準微粒子量より少なくなったことを判別することを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記温度検出手段は、前記微粒子センサの前記一対の電極近傍に設置された温度センサであることを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記除去手段は、前記一対の電極近傍に設置されたヒータであって、
前記除去処理制御手段は、前記ヒータに一定のパルス幅で電力を供給することにより前記一対の電極を加熱して、前記微粒子を燃焼させることを特徴とする請求項２から９のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記除去手段は、前記一対の電極近傍に設置されたヒータであって、
前記一対の電極は、電極が他の部分と比較して過密に配置された過密領域を備え、
前記ヒータは、発熱の中心が、前記一対の電極の前記過密領域を加熱するように構成されていることを特徴とする請求項２から１０のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
前記基準微粒子量は、前記微粒子センサの出力が、前記微粒子センサに付着した微粒子量の変化に応じた変化を示すのに必要な微粒子の残留量に基づいて設定されることを特徴とする請求項２又は１１のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
図２に示されるように、素子部６は、その表面に一対の電極８、１０を有している。一対の電極８、１０は互いに接触しない状態で、互いに一定の間隔を開けて配置されている。電極８、１０は、それぞれ電極が他の部分より過密に配置された過密領域を有している。より具体的に、電極８、１０それぞれは、過密領域以外の領域には、素子部６の長手方向にのびる導電部８ａ、１０ａが形成されている。一方、素子部６の先端付近の過密領域には、導電部８ａ、１０ａと、導電部８ａ、１０ａに垂直な方向に形成された複数の導電部８ｂ、１０ｂとが形成されている。即ち、電極８、１０それぞれは、素子部６の過密領域に櫛歯形状に配置された導電部８ｂ、１０ｂを有し、この櫛歯形状の部分は、互いに噛み合わされるように配置されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
一方、ステップＳ１１６において、カウンタｉ＞基準回数Ｉの成立が認められない場合、次に、カウンタｉに１が加算され、ｉ＝ｉ＋１とされる（Ｓ１２４）。再び、ステップＳ１０２に戻り、ＰＭリセットの実行時間ｔのカウントがリセットされて改めて時間のカウントが開始される（Ｓ１０２）。その後、上記同様にＳ１０４〜Ｓ１１４の処理が再び実行される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
また、実施の形態１では、ＰＭ処理中一定の電圧を印加して電極８、１０間の電流値をセンサ出力とし、これに応じて各ステップにおける判別を行う場合について説明した。しかし、この発明においてはこれに限るものではなく、電圧が変化する場合にも適応することができる。この場合、例えば、ＰＭセンサの出力に応じて、電極８、１０間の抵抗値を算出し、この抵抗値に基づき各ステップにおける判別を行うことができる。具体的には、センサ出力に対応する抵抗値を用いて各判別が実行される場合、例えば、ステップＳ１１４において抵抗値が基準の抵抗値より大きくなった場合に、ＰＭ堆積量が基準ＰＭ量より少なくなったと判別し、ＰＭリセットを終了することとなる。これについては、以下の実施の形態においても同様である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
また、実施の形態３において、基本出力を温度に応じて補正する場合について説明した。この補正は、パルス状の加熱など、温度がばらつきやすい場合には、特に有効である。しかしながら、実施の形態３において説明した基本出力の温度による補正を、実施の形態１の基本出力に適用することもできる。
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月4日(2013.6.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔を開けて配置された一対の電極を備え、気体中の微粒子量を計測するための微粒子センサと、
前記微粒子センサに付着した微粒子を、燃焼させて除去処理するための除去手段と、
前記微粒子センサに付着した微粒子量が、前記一対の電極を少なくとも１箇所以上において導通させる最低限の微粒子の残留量として設定された基準微粒子量よりも、少なくなったか否かを判別する微粒子量判別手段と、
前記微粒子量が、前記基準微粒子量より少なくなったと判別された場合に、前記除去手段による該微粒子の除去処理を終了する除去処理制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記微粒子量を前記基準微粒子量にまで減少させ得る前記除去処理の時間を、内燃機関の運転状態に応じて、基準時間として設定する基準時間設定手段を、更に備え、
前記微粒子量判別手段は、前記除去処理が前記基準時間の間、実行されたか否かに基づいて、前記微粒子量が前記基準微粒子量より少なくなったか否かを判別することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記微粒子センサの出力を検出するセンサ出力検出手段を、更に備え、
前記微粒子量判別手段は、前記微粒子センサの出力が、前記基準微粒子量に対応する微粒センサの出力として設定される基準出力よりも、低くなったか否かに基づいて、前記微粒子量が前記基準微粒子量より少なくなったか否かを判別することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記微粒子センサの素子部の温度を検出する温度検出手段と、
前記基準出力を、前記温度検出手段により検出された温度に応じて設定する基準出力設定手段と、
を、更に備えることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記微粒子センサの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度に応じて、前記微粒子センサの発熱量を算出する発熱量算出手段と、を更に備え、
前記微粒子量判別手段は、
前記発熱量が、基準発熱量より高いか否かに基づいて、前記微粒子量が前記基準微粒子量より少なくなったことを判別することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記微粒子センサの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度に応じて、前記微粒子センサの発熱量を算出する発熱量算出手段と、
前記除去処理を開始してからの発熱量の積算量を検出する積算発熱量検出手段と、を更に備え、
前記微粒子量判別手段は、
前記積算量が、基準積算発熱量より大きいか否かに基づいて、前記微粒子量が前記基準微粒子量より少なくなったことを判別することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記微粒子センサの温度を検出する温度検出手段と、
前記微粒子センサの温度変化を算出する温度変化算出手段と、を更に備え、
前記微粒子量判別手段は、
前記温度変化が、基準温度変化量よりも小さくなったか否かに基づいて、前記微粒子量が前記基準微粒子量より少なくなったことを判別することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記温度検出手段は、前記微粒子センサの前記一対の電極近傍に設置された温度センサであることを特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記除去手段は、前記一対の電極近傍に設置されたヒータであって、
前記除去処理制御手段は、前記ヒータに一定のパルス幅で電力を供給することにより前記一対の電極を加熱して、前記微粒子を燃焼させることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記除去手段は、前記一対の電極近傍に設置されたヒータであって、
前記一対の電極は、電極が他の部分と比較して過密に配置された過密領域を備え、
前記ヒータは、発熱の中心が、前記一対の電極の前記過密領域を加熱するように構成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記基準微粒子量は、前記微粒子センサの出力が、前記微粒子センサに付着した微粒子量の変化に応じた変化を示すのに必要な微粒子の残留量に基づいて設定されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【国際調査報告】
2012023182.tif 000013
2012023182.tif 000014
2012023182.tif 000015
2012023182.tif 000016